IP高清攝像機在高速公路視頻監(jiān)控中的應(yīng)用

摘要：隨著高速公路信息化建設(shè)的全面鋪開，高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)也在不斷進行升級改造，高清視頻和聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控成為系統(tǒng)的主要訴求，IP高清攝像機因此被廣泛使用。文章對IP高清攝像機進行了介紹，分析了其在高速公路視頻監(jiān)控中的優(yōu)勢，并結(jié)合高速公路視頻高清化改造的實例，指出了IP高清攝像機在推進視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控中起到的積極作用。

關(guān)鍵詞：IP高清攝像機；高速公路；視頻監(jiān)控 文獻標識碼：A

中圖分類號：U491 文章編號：1009-2374（2015）21-0057-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.029

視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)，近幾年來隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和實際應(yīng)用中的迫切需求，高清攝像機開始在國內(nèi)各大高速公路上備受青睞，越來越多的高速公路視頻監(jiān)控改造項目使用了IP高清攝像機，并取得了不錯的實際使用效果，為提高道路監(jiān)控水平打下了良好的基礎(chǔ)。

1 IP高清攝像機介紹

IP的英文為Internet Protocol——互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。IP高清攝像機顧名思義就是網(wǎng)絡(luò)高清攝像機，它是基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男乱淮鷶z像機。IP高清攝像機自帶操作系統(tǒng)，可自動將采集到的視頻信號進行壓縮編碼，并以數(shù)字信號方式通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，聯(lián)網(wǎng)用戶可以遠程觀看到實時監(jiān)控畫面，還能對視頻數(shù)據(jù)進行存儲和管理。

2 采用IP高清攝像機的必要性

高清攝像機可以分為模擬高清攝像機和數(shù)字高清攝像機。模擬高清攝像機傳輸?shù)哪M信號在長距離傳輸時容易受到電磁干擾，加上占用帶寬太高，在PAL制式下最高分辨率達到540線已是極限，無法獲得百萬像素的清晰畫面，而數(shù)字高清攝像機的數(shù)字信號傳輸不易受到干擾，分辨率可達720線，與模擬攝像機相比，具有明顯的優(yōu)勢。IP高清攝像機也屬于數(shù)字高清攝像機的一種，但它可以將視頻信號通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程傳輸，用戶在遠端PC上只需使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器或客戶端軟件就可以對攝像機的實時畫面進行監(jiān)控，并且還能對存儲在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中的視頻數(shù)據(jù)進行遠程查看和調(diào)用。因此，對于高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)來說，IP高清攝像機無疑是一種高效與便利的選擇。

3 IP高清攝像機在高速公路視頻監(jiān)控中的優(yōu)勢

3.1 畫面更加清晰

IP高清攝像機采用百萬級像素的CMOS圖像傳感器進行逐行掃描，有效避免了模擬攝像機CCD傳感器隔行掃描可能導致的失真和模糊現(xiàn)象，高達720P甚至1080P的高清畫面能夠呈現(xiàn)出質(zhì)量更好的圖像效果和更加清晰的細節(jié)信息，大大提升了車牌、路況、車道和收費亭內(nèi)信息的有效識別，對于高速公路視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控來說具有重要的意義。

3.2 監(jiān)控范圍更廣

即使現(xiàn)有標清攝像機能夠滿足當前使用條件下對清晰度的需求，但采用IP高清攝像機可以擴大視頻圖像的覆蓋范圍。原來需要安裝4個標清攝像機來監(jiān)控才能覆蓋的區(qū)域，現(xiàn)在只需要安裝一臺1080p的IP高清攝像機就可以完成監(jiān)控任務(wù)，從這一點來看，安裝IP高清攝像機能夠幫助用戶在保證圖像質(zhì)量的前提下減少攝像機的數(shù)量，從而降低監(jiān)控成本。

3.3 實時遠程監(jiān)控

模擬監(jiān)控系統(tǒng)為閉路監(jiān)控，視頻數(shù)據(jù)存儲在硬盤錄像機中，只能本地存儲、本地查看，各收費站要將錄好的圖像信息逐級上傳，上級部門再將控制信號逐級下發(fā)，出現(xiàn)問題不容易及時發(fā)現(xiàn)及時處理，也不方便監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一管理。IP高清視頻監(jiān)控依托網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，系統(tǒng)相對開放，視頻數(shù)據(jù)可直接通過網(wǎng)絡(luò)送至各級終端工作站，并且保存在網(wǎng)絡(luò)視頻存儲設(shè)備里，各路段監(jiān)控分中心和監(jiān)控中心都可以遠程管理和查看圖像，實時監(jiān)控現(xiàn)場情況，靈活切換畫面，并且能夠隨時對圖像進行調(diào)用和存儲，加快了監(jiān)控中心對道路信息收集的速度，保證了視頻數(shù)據(jù)的完整性，幫助高速公路各公司實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一控制。

3.4 系統(tǒng)擴容方便

模擬攝像機一般采用同軸電纜傳輸視頻信號，并與后端的存儲設(shè)備、控制設(shè)備和顯示設(shè)備相連，當模擬監(jiān)控系統(tǒng)需要增加前端攝像機設(shè)備時，每臺新增攝像機都需要與后端存儲設(shè)備電纜連接，如果后端存儲設(shè)備的視頻輸入路數(shù)已經(jīng)接滿，則還需要繼續(xù)購買存儲設(shè)備，工作量和費用都要增加，靈活性較差。

IP高清攝像機內(nèi)置數(shù)字壓縮編碼器和基于Web的操作系統(tǒng)，視頻數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮后，通過網(wǎng)絡(luò)送入監(jiān)控分中心網(wǎng)絡(luò)視頻存儲設(shè)備，IP高清監(jiān)控系統(tǒng)只需對新增攝像機分配一個IP地址，即可利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)作為傳輸平臺，不需要復雜的布線，不受路數(shù)限制，工作站安裝視頻管理軟件后就可對全路所有視頻畫面進行監(jiān)控和管理。

3.5 多項功能集成

IP高清攝像機作為高清監(jiān)控系統(tǒng)中的前端設(shè)備，除了采集和傳輸高清視頻信息，還將多項功能集成于一身，而這些功能在模擬監(jiān)控系統(tǒng)中是要依靠后端設(shè)備才能實現(xiàn)的，比如集成PTZ功能，可以直接通過網(wǎng)絡(luò)來控制攝像機的云臺和鏡頭進行平移傾斜和縮放，實現(xiàn)全方位地監(jiān)控；集成報警功能，可實現(xiàn)移動偵測報警、視頻丟失報警、畫面被遮擋報警等，同時支持報警聯(lián)動。此外還集成了一些模擬攝像機不易實現(xiàn)的新功能，比如集成音頻功能，支持音頻信息采集、支持雙向語音對講；集成POE功能，支持以太網(wǎng)供電。這些功能都為高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用提供更多的選擇。

4 IP攝像機應(yīng)用實例

京滬高速公路具有交通流量大，長途貨車多，交通事故多等特點。根據(jù)道路視頻全程監(jiān)控的有關(guān)建設(shè)，結(jié)合京滬高速公司的路段現(xiàn)狀，京滬高速公路徐宿段及淮安段于2013年7月進行了視頻監(jiān)控升級改造工程。改造工程在京滬高速沿線新增高清攝像點，并對原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行高清化改造，最終實現(xiàn)京滬高速視頻高清全程無盲點監(jiān)控。該路段原有外場監(jiān)控攝像機28臺，均為模擬攝像機，主要分布在各互通、服務(wù)區(qū)及主線易發(fā)事故路段附近。各外場監(jiān)控攝像機信號通過光端機傳至就近收費站、服務(wù)區(qū)，編碼后通過千兆以太網(wǎng)傳送至就近監(jiān)控分中心。在監(jiān)控分中心實現(xiàn)視頻統(tǒng)一控制、切換、參看、存儲等功能。

4.1 總體改造方案

為實現(xiàn)道路沿線無盲區(qū)的視頻監(jiān)控，在分析現(xiàn)有監(jiān)控攝像機布點情況之后，以1.3公里左右的間距為標準，在互通分流點、特大橋處、事故多發(fā)路段進行攝像機的加密布設(shè)。路段所有新增及替換的攝像機均采用IP高清攝像機，其中遙控攝像機類型為高清快球，固定攝像機類型為高清槍式攝像機。項目總共新增IP高清快球122套，IP高清槍機18套。

4.2 視頻傳輸方案

新增IP高清攝像機視頻數(shù)據(jù)信號通過以太網(wǎng)光端機傳輸?shù)骄徒召M站或服務(wù)區(qū)，然后通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通信平臺傳送至各路段的監(jiān)控分中心，各路段監(jiān)控分中心的視頻信號通過監(jiān)控萬兆網(wǎng)傳送至京滬公司監(jiān)控中心，在京滬公司監(jiān)控中心實現(xiàn)京滬高速所有路段視頻攝像機的控制、查看、調(diào)用等功能。

4.3 視頻存儲、控制方案

項目采用視頻分布式存儲（IP-SAN），統(tǒng)一管理的理念。減少網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力的同時實現(xiàn)在各監(jiān)控分中心對所管轄路段視頻攝像機的統(tǒng)一控制、切換、參看、存儲等功能。在各監(jiān)控分中心增加網(wǎng)絡(luò)視頻存儲設(shè)備（轉(zhuǎn)發(fā)及存儲服務(wù)器+磁盤陣列+硬盤），實現(xiàn)高清視頻信號在各監(jiān)控分中心的存儲功能；增加視頻工作站實現(xiàn)視頻信號的控制及存儲分配。在監(jiān)控中心增加視頻管理服務(wù)器，通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通信平臺，京滬公司監(jiān)控中心可實現(xiàn)對監(jiān)控分中心存儲圖像的任意調(diào)用；通過視頻工作站的視頻控制管理軟件，京滬公司監(jiān)控中心可實現(xiàn)對全路所有攝像機視頻圖像的實時調(diào)用和錄像調(diào)用。

4.4 視頻顯示方案

京滬公司監(jiān)控中心和監(jiān)控分中心均采用大屏幕電視墻液晶拼接顯示系統(tǒng)。改造項目實施后，需配合高清解碼器來滿足現(xiàn)有高清視頻顯示的需求。因此在京滬公司監(jiān)控中心和監(jiān)控分中心，均增加高清解碼器至32路，視頻圖像通過解碼器解碼后傳輸至智能多屏拼接控制器，實現(xiàn)在大屏幕電視墻上的顯示。

4.5 IP高清改造后的成效

京滬高速公路徐宿段及淮安段視頻監(jiān)控改造項目于2014年春交工驗收，經(jīng)過半年多時間的檢驗，整個IP高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)運行良好，不僅實現(xiàn)了京滬公司對視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能訴求，更在一定程度上提升了該高速公路路段的運營管理水平。系統(tǒng)具體使用中，具有如下優(yōu)點和成效：

4.5.1 整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)從前端采集到后端存儲顯示全部采用高清設(shè)備和高清技術(shù)，真正實現(xiàn)1080P的高清晰畫面，能夠為高速公路日常管理中的車牌識別、道路狀況查看、收費亭監(jiān)管等提供及時有效的視頻

信息。

4.5.2 系統(tǒng)采用IP-SAN分布式存儲，這種基于IP以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域存儲架構(gòu)能夠有效提高存儲數(shù)據(jù)的可靠性，而且升級擴容簡單方便，能夠為項目降低購置成本與維護成本。

4.5.3 監(jiān)控中心對視頻數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，出現(xiàn)問題能夠及時進行指揮調(diào)度，加快了整個路段的快速反應(yīng)能力，充分發(fā)揮了高速公路的管理職能。

5 結(jié)語

高清視頻監(jiān)控已經(jīng)成為高速公路監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主流和必然，IP高清攝像機在國內(nèi)多數(shù)高速公路實際使用后，其成效也已逐漸得到認可。在建設(shè)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)時充分挖掘和利用IP高清攝像機的優(yōu)勢，能為提升高速公路視頻監(jiān)控水平提供更多的幫助。

參考文獻

[1] 張志.高速公路高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建[J].中國交通信息化，2011，（4）.

[2] 田振華.IP高清攝像機的核心技術(shù)及應(yīng)用前景[J].中國安防，2012，（9）.

作者簡介：陳燕（1982-），女，西安公路研究院工程師，碩士，研究方向：高速公路機電工程系統(tǒng)集成。

（責任編輯：陳 倩）